水利工程输水隧洞施工开挖与衬砌技术研究
王恒超
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王恒超,. 水利工程输水隧洞施工开挖与衬砌技术研究[J]. 工程与技术研究,202310. DOI:10.12721/ccn.2023.157804.
摘要: 开挖衬砌技术是水利工程输水隧洞施工中的关键技术,技术水平直接影响工程整体质量和输水隧洞的使用寿命。在实际施工中,应严格按施工技术的规范性与标准性进行操作,避免出现各类质量问题,影响输水隧洞的正常使用。
关键词: 水利工程;输水隧洞;开挖;衬砌技术
DOI:10.12721/ccn.2023.157804
基金资助:

引言

输水隧洞的首要任务是导流,是整个水库工程的前期工作,也是最为重要的工作,关系着后期工程的顺利进行,也决定着工期,隧洞建成后还兼顾输水和的作用,不是临时性建筑物,因此在施工中一定要重视隧洞施工的每一道施工工序,做好每一个施工细节,保证隧洞工程的施工质量,从而保障工程后期运行和正常效益的发挥。

1开挖施工技术

1.1 洞口

首先,根据现场情况选择合理的开挖工艺,如采取土石方明挖工艺,按照自上而下顺序分层分段开展洞口土石方开挖作业,使用挖掘机等机械器具将洞口土方保持特定坡势,以此来改善洞口开挖排水效果,积水在重力作用下朝指定方向排放,避免在坑底形成积水。同时,在保证施工安全的前提下,可选择采取光面爆破技术,使用TY26型手风钻机等设备,在隧洞洞口处钻设若干孔洞,在洞内装入药包,确定无误后,同时起爆药包,全断面一次爆破成型,对欠挖部位开展人工凿除作业。其次,提前清理现场地表植被与障碍物,做好超前支护,为后续洞口开挖作业的开展营造良好施工条件,避免洞顶受到施工扰动与地下水作用影响出现坍塌事故。最后,合理选择洞口施工时间节点,洞口围岩结构受雨水渗透侵蚀易出现松动脱落与洞顶塌方事故,尽量避免在雨期组织洞口施工。在雨季进行隧洞开挖施工时,提前对围岩结构进行加固处理,如采取注浆加固法,在围岩孔隙裂缝中高压灌注水泥砂浆,待砂浆凝结硬化起到堵塞渗水通道与稳固围岩的作用。同时,在施工现场设置截水沟与集水井等排水设施。

1.2开挖施工

隧洞施工准备、施工测量及临时道路修建为地上部分施工,施工工序简单,文章不再赘述,隧洞开挖采用电子全站仪精确测量,在掌子面用油漆画出开挖边线,并按照试验段的爆破参数进行布孔,洞内石方开挖每工作面采用4-6台手风钻钻孔,人工填装乳化炸药,非电毫秒雷管微差爆破,周边进行光面爆破,导爆索起爆,开挖爆碴均由装载机运至洞口装20t自卸汽车运至弃料场或利用料场堆存,开挖中对局部岩体破碎带采用锚喷等临时支护措施,以确保围岩稳定

1.3输水隧洞开挖支护技术

输水隧洞开挖期间受到施工扰动影响,容易破坏洞口与洞身部位围岩结构的稳定状态,进而出现围岩松动脱落与隧洞坍塌等安全事故。因此,为保障施工安全,同步开展隧洞开挖支护作业,根据现场情况选择支护技术种类,在隧洞洞口与洞身部位搭设支护结构来固定围岩。例如,应用喷锚支护技术,在洞口与洞身部位钻设若干数量孔洞,在孔内插入特定型号的螺纹钢筋,合理设定锚杆长度与间隔排距等参数,在孔洞内灌注水泥砂浆,待浆液凝结固化后形成全长黏结性水泥砂浆锚杆。随后,在锚杆上挂靠高强度钢筋网,将钢筋网与锚杆进行固定连接,搭设钢拱架,要求钢拱架紧贴岩面,在拱部边缘处设置超前锚杆。最后,在钢筋网表面均匀喷射混凝土,对混凝土层表面进行压实抹平处理,做好混凝土养护作业,在混凝土凝结硬化后,与锚杆、钢筋网共同构成支护体系。此外,为减小地下水渗漏与压力作用等因素对隧洞支护效果造成的影响,避免出现支护结构变形失稳问题,提前做好相关准备工作,如清理隧洞洞口与洞身周边分布的散碎土石块,采取高压灌浆加固技术对隧洞围岩结构中的孔隙裂缝进行封堵处理,在现场设置排水沟与截水沟等排水设施。

2衬砌技术

2.1混凝土浇筑

隧洞混凝土的浇筑,整体由隧洞中部往隧洞进出口推进;等底板混凝土全部浇筑完成后,再浇筑边墙和顶拱。1)底板混凝土浇筑底板混凝土由混凝土罐车从搅拌站运送至隧洞口,再由三轮车运输倒入工作面的浇筑方式。按照设计分缝进行连续浇筑,人工摊铺混凝土,插入式振捣器振捣,人工收面压光。2)边墙及顶拱混凝土浇筑根据隧洞断面较小,每次混凝土浇筑量较少的情况,并结合实际现场情况,最终确定采用符合本隧洞混凝土衬砌要求的HBT-40ZID型混凝土泵车。按照设计分缝要求,准备2套12m台车用于跳仓作业。工作面与隧洞洞口距离小于300m时,混凝土由混凝土罐车从搅拌站送至隧洞口,再由混凝土泵车从洞口直接泵送至工作面;工作面与隧洞洞口距离大于300m时,在隧洞洞口设立一台泵车和距离工作面较近处设立一台泵车,两台混凝土泵车配合将混凝土泵送至工作面。边墙部位混凝土通过泵车输送软管直接从台车灌注口入仓,每段两侧边墙的混凝土注入量均衡上升,防止台车偏移;顶拱部位的混凝土直接通过台车顶部注入口入仓。边墙、顶拱混凝土浇筑过程当中,采用插入式和附着式振捣器相结合振捣。严格控制振捣时间,不超振不漏振。

2.2喷混凝土施工技术

输水隧洞除Ⅲ类围岩洞身段外,在进出口洞脸边坡、锁口以及Ⅴ类围岩临时支护部位均需喷射混凝土。喷射混凝土施工方法如下:洞脸边坡喷混凝土施工前因清除喷射面的浮石、石渣堆积物,并采取一定的防护措施,防止危石掉落,隧洞洞身开挖面处理好岩面石渣,并采用高压风机、水机设备冲洗岩面。喷射前对喷射设备、施工通风设备、施工用水电等进行检查和试运行,对坡面渗水点进行妥善引排。喷射混凝土作业应分段分片依次进行,,后一层要在前一层混凝土终凝后进行,时间≥2h,一次喷射厚度不宜太厚,以10-15cm为准,否则会产生坠落和滑移,在混凝土喷射过程中应连续向喷射机供应混凝土,因故中断喷射作业时,引将喷射机内和输料管中的积料清除干净。喷射混凝土应严格控制质量,混凝土喷射表面应平顺、密实,并做好质量检查记录。喷射混凝土完成终凝后应喷水养护,其养护时间≥14d。

2.3衬砌施工

首先,为保障施工安全,提前对隧洞喷锚支护体系进行检查,判断喷锚支护质量是否满足施工要求,在必要情况下对喷锚支护体系进行加固处理。例如,检查混凝土喷层表面是否形成裂缝,根据裂缝宽度和深度,采取表面封闭法或是内部修补法进行处理。其次,开展测量放样作业,以施工图纸为参照,使用水准仪等设备,对输水隧洞衬砌结构的中线、断面与标高进行测量标记,并采取排堵水措施,确保衬砌表面无渗水现象。随后,以隧洞底板为起始点,向顶板与拱顶部位延伸浇筑混凝土,严格控制混凝土浇筑速度,如果浇筑过快易在表面形成裂缝,尽量一次性完成衬砌浇筑作业。最后,开展混凝土养护作业,在表面淋洒适量水分,将内外温差控制在25℃以内,待达到养护时间,且试块强度达标后,开展脱模作业。

2.4脱模、拆模及养护

根据隧洞的结构特点,结合其它隧洞工程经验,经现场试验一段按混凝土浇筑完成48h后拆模,对混凝土结构无影响,后期拆模时间按48h控制。混凝土终凝后拆除堵头模板。衬砌完成的混凝土采取洒水养护。

结束语

综上所述,在水利工程输水隧洞施工中,应确保隧洞开挖与衬砌施工规范化操作,根据工程情况合理选择技术工法,严格控制各施工环节质量,预防和减少衬砌裂缝、围岩松脱滑落、隧洞坍塌等施工问题的出现,提高输水隧洞整体建设质量,保障工程顺利开展。

参考文献

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